Les activités de recherche de cet axe s’articulent autour de l’étude du comportement thermo-chimio-hydro-mécanique des milieux granulaires par l’expérimentation à l’échelle locale et à l’échelle macroscopique. Les milieux granulaires étudiés dans le cadre de ces recherches sont les sols non saturés et les bétons.
Dans le cas des sols non saturés, on s’intéresse aux changements de volumes induits par des sollicitations hydro-mécaniques. Les principales applications de cet axe concernent la géotechnique et la géomécanique environnementales. L’approche utilisée est phénoménologique aux échelles locale et macroscopique. Les modélisations sont nourries par des expérimentations en conditions hydro-mécaniques sur des sols non saturés réalisées à l’aide de dispositifs triaxiaux (basse et moyenne pression de confinement) en conditions triphasiques (solide/liquide/gaz). Les études expérimentales du comportement des sols non saturés sont encore contrariées par la complexité des outils d’investigation expérimentale permettant de contrôler à la fois les contraintes mécaniques, la succion et parfois la température. Les travaux sur l’effet de la capillarité aux différentes échelles contribuent à la compréhension de l’influence des conditions hydriques sur le comportement mécanique et sur le transport d’eau ou d’une solution aqueuse dans ces matériaux complexes. Plusieurs partenariats internationaux ont été entrepris sur le compactage à faibles teneurs en eau d’un sol gonflant, le renforcement de sols par colonnes ballastées, la liquéfaction des sols, la capillarité et l’évaporation d’eau dans les sols ou la dépollution de liquides miscibles à l’eau dans les sols.
Dans le cas des bétons, le savoir-faire expérimental sur l’étude de la capillarité à l’échelle locale entre grains a été mise au profit de l’étude d’un composite granulat / pâte de ciment. L’objectif est d’analyser le comportement mécanique à l’interface au cours de l’hydratation, au cours d’une dégradation chimique par lixiviation ou sous l’action de fortes températures. Actuellement, une étude sur l’effet de la réaction sulfatique interne sur le comportement mécanique à l’échelle locale est en cours de réalisation. En parallèle, des essais de caractérisation du comportement mécanique soumis à différents types de dégradation à l’échelle macroscopique ont été réalisés. Cette thématique de recherche a permis de concrétiser durablement des partenariats avec l’Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire de Cadarache et l’Institut Mines Telecom – École des Mines d’Alès.
Dans le cadre de ces deux thématiques, les principales contributions portent sur le développement d’outils expérimentaux originaux et l’analyse des résultats obtenus en établissant des modèles de comportement :
— pour la compréhension des phénomènes de transport de liquide pouvant induire des instabilités importantes,
— pour l’identification des propriétés mécaniques locales des bétons en compression, en traction et en cisaillement dans l’objectif d’alimenter des codes de calcul de type modèle de zones cohésives.
